Pomiary geodezyjne dronem — szybciej, taniej i z większym zakresem danych

Klasyczna geodezja tachimetryczna ma za sobą ponad 200 lat historii i pozostaje niezastąpioną podstawą zawodu geodety. Ale ekonomia pracy zmienia się — i drony fotogrametryczne wzięły na siebie znaczną część zadań, które kiedyś były domeną tachimetru. Granica jest jasna: poniżej 0,5 ha dron nie ma sensu (dojazd, kalibracja, przetwarzanie zajmują tyle samo co przy 5 ha), powyżej 1 ha praktycznie zawsze drony wygrywają czasowo i kosztowo. Pomiędzy 0,5 a 1 ha decyzja zależy od typu pomiaru — gęsty pomiar punktowy lepiej tachimetrem, mapowanie obszarowe lepiej dronem.

Drugą oś podziału stanowi typ wymaganej dokładności. Tachimetr na pojedynczym punkcie daje 1-3 mm — dron z RTK i GCP osiąga 1-2 cm. Dla pomiarów geodezyjnych ewidencyjnych, granicznych, wytyczania osi konstrukcyjnych ta różnica jest istotna i tachimetr jest wymagany przepisami. Dla pomiarów obszarowych (place budowy, kopalnie, drogi w fazie koncepcyjnej, raporty postępu prac) dokładność 1-2 cm jest w pełni wystarczająca — i wtedy drony wygrywają dziesięciokrotnie czasowo.

Trzecia oś to typ deliverables. Tachimetr dostarcza siatkę punktów wysokościowych, dron — kompleksowy zestaw (ortofotomapa + NMT + model 3D + chmura punktów + obliczenia objętości) z jednego nalotu. Dla projektów wymagających pełnej dokumentacji terenu drony są bezkonkurencyjne — uzyskanie tego samego zestawu danych klasycznymi metodami wymagałoby kilku oddzielnych zleceń u różnych specjalistów.

W praktyce naszej współpracy z biurami geodezyjnymi widzimy stabilizujący się model: geodeci zlecają nam pomiar dronem dla projektów obszarowych, zatrzymując dla siebie pomiary punktowe (ewidencyjne, graniczne, kontrolne). Niektóre większe biura geodezyjne zaczęły kupować własne drony, ale jest to wciąż znacząca inwestycja (sprzęt 50-80 tys. zł, oprogramowanie 15-25 tys. zł rocznie, certyfikacja pilota), i wiele biur woli outsourcować pomiary fotogrametryczne. Dla mniejszych biur to wręcz jedyna realna opcja — nie ma sensu kupować drona dla 10-20 zleceń rocznie.

Pracujemy na DJI Matrice 4T — to dron przemysłowy zaprojektowany specjalnie do zastosowań inspekcyjnych i fotogrametrycznych. Główna kamera ma sensor mechaniczny migawki (eliminuje rolling shutter podczas ruchu drona) z rozdzielczością 48 MP i optycznym zoomem 1×–7×. Dodatkowy sensor termowizyjny (640×512 px) pozwala na równoczesne pozyskiwanie danych RGB i termalnych — co bywa cenne w projektach kombinujących fotogrametrię z audytem termicznym (np. inwentaryzacja farmy fotowoltaicznej z pomiarami terenu).

Moduł RTK to klucz do precyzji geodezyjnej. Dron komunikuje się z siecią ASG-EUPOS (Aktywna Sieć Geodezyjna EUPOS) lub stacją bazową RTK ustawioną na placu, otrzymując korekty pozycji w czasie rzeczywistym. Dzięki temu każde zdjęcie ma dokładną pozycję geograficzną z błędem 1-2 cm w poziomie. Bez RTK pomiary fotogrametryczne wymagałyby kilkudziesięciu punktów GCP rozłożonych w terenie i mierzonych klasyczną geodezją — co praktycznie eliminuje większość zalet metody. Z RTK ograniczamy się do 4-8 punktów GCP jako walidacji, a nie podstawy precyzji.

GPS geodezyjny do pomiaru GCP to drugi kluczowy element naszego sprzętu — Trimble R2 lub porównywalny instrument klasy geodezyjnej. Każdy punkt GCP mierzymy z dokładnością 5-10 mm w poziomie. Punkt GCP to znacznik (50×50 cm) z konkretnym wzorem, który algorytmy fotogrametryczne automatycznie wykrywają na zdjęciach. Czas pomiaru jednego GCP to 5-10 minut — dla typowego projektu (4-6 punktów) około pół godziny pracy w terenie.

Oprogramowanie fotogrametryczne to Pix4Dmapper (główny pakiet) oraz Agisoft Metashape (dla projektów wymagających niestandardowych konfiguracji). Oba pakiety są standardami branżowymi i ich wyniki są powszechnie rozpoznawalne w środowisku geodezyjnym. Każdy projekt przetwarzamy z wykorzystaniem najlepszych praktyk: wielokrotna kalibracja, wielokrotna walidacja na GCP, weryfikacja na punktach kontrolnych niezależnych od użytych do kalibracji. To daje twardą podstawę dokumentacyjną dla raportu dokładności.

Najczęstszym scenariuszem pomiarów geodezyjnych dronem są projekty inżynierskie w fazie koncepcyjnej — przed zleceniem pełnej geodezji uprawnionej dla mapy do celów projektowych. Biuro projektowe potrzebuje aktualnego obrazu terenu, NMT do analiz spadków, ortofotomapy jako podkładu. Klasyczne mapy z geoportalu często są przestarzałe (rejestrują stan sprzed 5-10 lat) i mają niską rozdzielczość. Mapa z drona wykonana na potrzeby konkretnego projektu daje aktualny obraz z rozdzielczością wystarczającą do projektowania koncepcyjnego. Po wybraniu wariantu projektu zleca się geodecie uprawnionemu mapę do celów projektowych — z wykorzystaniem naszych danych jako podkładu roboczego.

Drugim scenariuszem są pomiary placu budowy w fazie realizacji. Comiesięczne pomiary fotogrametryczne pozwalają na bilanse mas ziemnych (ile zostało wybrane, ile zostało dosypane), kontrolę niwelacji, weryfikację rozliczeń z podwykonawcami robót ziemnych. Wartość takich pomiarów dla generalnego wykonawcy to często wielokrotność kosztu — pojedynczy spór z podwykonawcą o objętość wykopów może dotyczyć setek tysięcy złotych, a nasza dokumentacja fotogrametryczna rozstrzyga go obiektywnie i natychmiast. Dla większości naszych klientów GW comiesięczne pomiary zostały standardem nie z entuzjazmu dla technologii, ale z czystej kalkulacji ekonomicznej.

Trzecim scenariuszem są pomiary kopalń kruszywa, wyrobisk górniczych i składowisk. Comiesięczne pomiary objętości urobku, hałd, nadkładów — kluczowe dla rozliczeń podatkowych (kopalnia rozlicza się z gminą i Skarbem Państwa od wydobytego urobku) i kontroli wewnętrznej spółki. Klasyczne pomiary tachimetrem hałdy 50-100 tys. ton to 1-2 dni pracy zespołu, fotogrametria z drona — 30-60 minut nalotu i 2-3 dni przetwarzania. Dokładność porównywalna (2-5% w obliczeniach objętości), koszt wielokrotnie niższy, częstotliwość pomiarów może być dużo wyższa.

Czwartym scenariuszem są pomiary terenów rolnych, leśnych i obszarów chronionych — często wymagających szczególnej ostrożności co do wymogów regulacyjnych. Realizujemy projekty na terenach Natura 2000 (z wcześniejszym uzgodnieniem z RDOŚ), w obszarach parków narodowych i krajobrazowych (z zezwoleniami od dyrekcji parku), na terenach lotniskowych (z PansaUTM). Każdy taki projekt zaczyna się od audytu regulacyjnego i sporządzenia listy formalności — które bierzemy na siebie, klient otrzymuje gotowe pomiary bez ingerencji w stronę regulacyjną.